面对剧烈的市场竞争,越来越多的企业采用多品种小批量的生产方式,该方式具有产品差异小、需求波动明显、加工环境不确定等特点。受这些不确定因素的影响,使得刚性的生产结构、生产调度系统表现出越来越高的脆弱性。此外,换装时间的存在,会极大的影响生产系统生产与调度效率。因此,在企业采用多品种小批量生产方式的背景下,研究考虑换装时间的不确定情景下企业生产线设计及其鲁棒调度策略对于提高我国中小型企业生产效率具有重要的意义。本文以S企业为研究对象,结合企业生产过程中存在的问题,帮助企业制定考虑换装时间的链式制造系统生产线设计及其鲁棒调度优化方案。首先,从制造柔性定义、制造柔性测度、制造柔性投资决策和鲁棒生产调度四个方面进行国内外研究现状综述,挖掘前人研究中值得借鉴的方法与存在的不足。进而,以S企业为例,分析企业生产管理中存在的问题,主要包括制造系统柔性投资不足、生产调度策略鲁棒性不足两个方面,结合相关的理论研究,提出建立不确定情景下的N-SC链式生产线与鲁棒生产调度以缓解生产系统柔性不足的问题。其次,根据N-SC链式结构的相关理论,利用解析法分析不同需求情境下链式生产系统产量增量,计算相应的概率后,构建N-SC链式制造系统柔性效益增量模型。根据设备投资理论,结合产品价格要素,建立N-SC链式生产线投资决策的数学模型。以S企业实际生产数据为支撑,设计企业链式生产系统,结果表明,企业链式结构的最优自由度为4,需求波动30%时,4-SC链式系统的产量增量为45.74万片。此外,进一步分析需求波动幅度、换装时间对企业链式生产系统产量增量的影响。而后,基于模糊数学中的相关理论,构建考虑换装时间的Flow-shop鲁棒生产调度模型。模型中,不确定加工时间利用模糊参数表示,并利用分位点法将模糊调度模型转化成确定型的生产调度问题。以S企业实际生产数据为基础,设计遗传算法进行鲁棒调度模型求解,算法收敛性较好,能较快的求得满意解。模型求解结果表明,调度同一批次产品(156批次),4-SC链式结构的鲁棒调度策略比企业原始调度策略可节省加工时间约4小时(原先调度策略耗费25.5小时)。此外,能有效的降低因不确定加工时间带来的延迟交货率。最后,本文分析加工时间不确定参数、换装时间、订单波动对N-SC链式生产调度策略的影响,并分别与原始调度方案进行对比,分析N-SC链式结构鲁棒生产调度的优越性,为企业制定调度计划提供参考。